SOLIDWORKS에서 설계를 작성한 후 다음과 같은 의문을 가질 수 있습니다.
- 파트가 파손되지 않을까?
- 파트가 어떻게 변형될까?
- 성능에는 영향을 주지않고 재료를 절약할 수 없을까?
시뮬레이션 도구가 없이는 이러한 질문에 대한 답변이 일반적으로 다음 단계가 포함되는 고비용의 제품 개발 과정을 거쳐야만 나올 수 있습니다.
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SOLIDWORKS CAD 시스템에서 모델을 빌드합니다.
- 설계의 프로토타입을 만듭니다.
- 프로토타입을 필드 테스트합니다.
- 필드 테스트 결과를 평가합니다.
- 필드 테스트 결과를 바탕으로 설계를 수정합니다.
이 과정은 만족할만한 결과가 나올 때까지 계속됩니다. 따라서 시뮬레이션 도구를 사용하게 되면 다음 이점이 있습니다.
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필드 테스트 대신 컴퓨터에서 모델을 테스트하여 비용을 절감합니다.
- 제품 개발 과정 단계를 줄여 제품 출하 시점을 앞당깁니다.
- 최종 결정을 내리기 전에 설계 컨셉과 시나리오를 시뮬레이션함으로써 설계를 최적화합니다.
응력 해석
응력 또는 정적 해석은 파트의 재질, 구속, 하중을 기초로 변위, 변형, 응력을 계산합니다. 응력이 특정 수준에 이르면 재질이 실패하게 됩니다. 재질별로 실패하는 응력 수준이 다릅니다. SimulationXpress는 유한요소 해석 방법(Finite Element Method)을 사용하여 응력을 계산합니다. 선형 정적 해석은 여러 가정을 통해 파트의 응력을 계산합니다.
유한요소 해석 방법(Finite Element Method)
유한요소 해석 방법(Finite Element Method - FEM)은 엔지니어링 설계용으로 신뢰할 만한 수치 제어 기법입니다. FEM는 복잡한 문제를 여러 개의 단순한 문제로 바꿉니다. 즉, 모델을 엘리먼트라고 하는 단순한 모양의 작은 조각 여러 개로 나눕니다.
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| 브래킷의 CAD 모델 |
작은 조각(요소)로 잘게 나뉜 모델 |
엘리먼트는 노드라고 하는 공통점을 공유합니다. 이들 엘리먼트의 동작은 모든 가능한 지지 및 하중 시나리오에서 잘 파악됩니다. 각 노드의 모션은 자유도(DOF)라고 하는 X, Y, Z 방향 이동으로 완전 정의됩니다. FEM을 이용한 해석을 유한요소 해석(FEA)이라고 합니다.
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| 4면체 요소. 빨간색 점은 엘리먼트의 노드를 나타냅니다. 엘리먼트 모서리선은 곡선 또는 직선이 될 수 있습니다. |
SimulationXpress는 다른 요소 간의 연결성을 고려하여 각 요소의 동작을 제어하는 식을 만듭니다. 이러한 식을 통해 변위가 지정된 재질 속성, 구속, 하중과 연결됩니다.
다음으로, SimulationXpres는 이 식을 여러 세트의 수식으로 구성합니다. 이에 솔버는 각 노드에서 X, Y, Z 방향 변위를 찾습니다.
SimulationXpress가 변위를 사용하여 방향별 변형률을 계산합니다. 끝으로, 프로그램에서 수식을 사용하여 응력을 계산합니다.